JP2005122910A - 有機ｅｌディスプレイ装置および有機ｅｌ素子の構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 透明電極の形成、注入障壁の低減、成膜損傷の低減、さらにこれらに加えて膜密着性の課題を同時に解決して、信頼性に優れた高性能のディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】 有機ＥＬディスプレイ装置に用いる有機ＥＬ素子の構造体において、正孔輸送層１１３と透明電極２０１との間に、密着性正孔輸送層２０３とスパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の第１の金属層２００、もしくは、スパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の第１の金属層２００と接合調整用の第２の金属層２０２からなる積層構造、あるいは、その両者の積層構造を含む。かかる構成を用いることで、注入障壁の制御と、成膜損傷の低減と、膜密着性の向上とを同時に満足することができる。
【選択図】 図１０
【解決手段】 有機ＥＬディスプレイ装置に用いる有機ＥＬ素子の構造体において、正孔輸送層１１３と透明電極２０１との間に、密着性正孔輸送層２０３とスパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の第１の金属層２００、もしくは、スパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の第１の金属層２００と接合調整用の第２の金属層２０２からなる積層構造、あるいは、その両者の積層構造を含む。かかる構成を用いることで、注入障壁の制御と、成膜損傷の低減と、膜密着性の向上とを同時に満足することができる。
【選択図】 図１０
Description
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子を使用する平面型ディスプレイ装置およびその製造方法に関し、詳しくは有機ＥＬ素子の優れた電極および光取出し構造に適用して有効な技術に関するものである。
本発明者が検討したところによれば、主に有機物を電界発光素子として利用する有機ＥＬ素子は、平面型ディスプレイとしての利用に適していることから多くの開発がなされてきており、発光用の材料、素子構造、封止技術、製造技術などの分野で著しい進歩がなされている。
かかる有機ＥＬ素子を信頼性の高い平面型ディスプレイとして供給するためには、高効率な発光特性を有する有機材料を基板上の画素部に精度よく積層構造の発光素子に形成することが必要であり、有機材料の改良、電極構造の改良などの発光効率を向上する技術と、発光を効率よく外部に取り出す技術が極めて重要となっている。各種の技術のうち、トップエミッションと通称される構造は、発光をアクティブマトリクス回路を形成したガラス基板の反対側から取り出す構造であり、ガラス基板側に取り出すいわゆるボトムエミッション構造に比較して発光面積を大きくできることから、アクティブ駆動の多色ディスプレイの用途に適した構造として開発が進められてきている。
かかるトップエミッション構造の有機ＥＬ素子を製造するのに要求される技術課題のいくつかは、
課題（１） 透明電極
課題（２） 注入障壁
課題（３） 成膜損傷
課題（４） 膜密着性
課題（５） 封止構造
などのように多様であり、これらを同時に解決することは容易でない。
課題（１） 透明電極
課題（２） 注入障壁
課題（３） 成膜損傷
課題（４） 膜密着性
課題（５） 封止構造
などのように多様であり、これらを同時に解決することは容易でない。
従来の取り組みでは、課題（１）の透明電極については、ガラス基板側に配置した陰極上に電子注入層、発光層および正孔輸送層等の有機層を順次積層し、最上部の正孔輸送層上に透明な陽極となるＩＴＯ電極を形成することでトップエミッション構造を形成する試みが知られている。その例として、特許文献１には詳細な構造が記載されている。また、非特許文献１には各種の透明電極が記載されており、また、非特許文献２には最も汎用的に使用される透明電極としてのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極の成膜、特性等についての詳細が記載されている。
課題（２）の注入障壁については、有機層と金属電極間の接合をオーミック接触に近づけることでキャリアの注入を効率よくする目的から、有機層と接触する電極材料の仕事関数を調節する必要性が強調されている。
課題（３）の成膜損傷については、非特許文献３、あるいは、非特許文献４などの文献にその詳細が記載されている。
また、特許文献２には、上部にＩＴＯ電極を配置する際にプラズマ等による有機層の損傷を回避するために有機層上に光透過性の薄い金属膜を蒸着し、該金属膜上にＩＴＯ電極をスパッタリングで形成する例も記載されている。
特許第２８４５２３３号公報
特開２００３−７７６５１号公報
ミナミ（T. Minami），エムアールエス ブリテイン／オーガスト（MRS BLLETIN/AUGUST）２０００，ｐｐ．３８−４４
フランツ（G. Franz），他２名，キャラクタリゼーション オブ スパッタード インジウム チン オキサイド レイヤーズ アズ トランスパレント コンタクト マテリアル（Characterization of sputtered indium tin oxide layers as transparent contact material），Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈ． Ａ，Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．５，ｐｐ．１−８，２００１
バロウズ（P. E. Burrows），他４名，セミトランスパレント カソーズ フォー オーガニック ライト エミッティング デバイシズ（Semitransparent cathodes for organic light emitting devices），Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．８７，Ｎｏ．６，ｐｐ．３０８０−３０８５，２０００
コロソフ（D. Kolosov），他５名，ダイレクト オブサーベーション オブ ストラクチュアル チェンジズ イン オーガニック ライト エミッティング デバイシズ（Direct observation of structural changes in organic light emitting devices），Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．９０，Ｎｏ．７，ｐｐ．３２４２−３２４７，２００１
しかしながら、課題（４）の膜密着性については、トップエミッション構造を形成するための電極自体の密着性、電極と有機層との密着性について、従来は検討がなされておらず、課題の把握自体が十分でないのに加え、また、密着性の確保が有機ＥＬ素子の信頼性に大きな影響を持つことも知られていなかった。さらに強調すべきは、信頼性の高い有機ＥＬ製品を提供するためには、これらの複数の課題を同時に解決することが必要であるにもかかわらず、その方法については全く言及されていなかった。
さらに、課題（５）の封止構造については、トップエミッション構造を形成したうえで光取り出し側に光透過性を確保しながら、同時に封止構造で十分な水分遮断性を両立するような適切な封止構造については、その実現自体が課題であった。
特に、長期間の連続的な使用を前提にする高性能のディスプレイでは、これらの諸課題の同時満足は非常に困難となっていた。
そこで、本発明の目的は、透明電極の形成、注入障壁の低減、成膜損傷の低減、さらにこれらに加えて膜密着性の課題を同時に解決して、信頼性に優れた高性能のディスプレイ装置を提供することにある。
本発明は、有機ＥＬ素子の構造体に、少なくとも、接合調整用金属層もしくは密着性正孔輸送層を備えた透明電極を用いることを特徴とするものである。具体的には、正孔輸送層と透明電極との間に、密着性正孔輸送層とスパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の第１の金属層、もしくは、スパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の第１の金属層と接合調整用の第２の金属層からなる積層構造、あるいは、その両者の積層構造を含むものである。
本発明によれば、有機ＥＬ素子の構造体に、接合調整用金属層もしくは密着性正孔輸送層の積層構造を含む構成とすることで、注入障壁の制御と、成膜損傷の低減と、膜密着性の向上とを同時に満足することができる。この結果、本発明による有機ＥＬ素子の構造体を用いることで、信頼性に優れた著しく高性能のディスプレイ装置を安価に提供できるようになるので、その技術的、経済的効果には測り知れないものがある。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
まず、図１〜図６により、本発明の一実施の形態による有機ＥＬ素子の構造体の製造方法の一例を説明する。図１〜図６は、本実施の形態による有機ＥＬ素子の構造体の各製造工程における断面図を示す。
始めに、図１に示すように、ガラス基板１０１上にバリア膜として機能するＳｉＮ膜１０２およびＳｉＯ膜１０３をＣＶＤ等の手段により薄く堆積し、その上にアモルファスシリコン膜１０４を５０ｎｍ程度の厚さにＣＶＤ法で堆積する。ここで記載した、バリア膜の層構成、膜厚およびシリコン膜の膜厚等については一例であり、かかる記載が本発明を制限するものではないことは強調されるべきである。
その後、図２に示すように、エキシマレーザ照射法等の結晶化手段によって画素回路を形成すべき部分のアモルファスシリコン膜１０４をポリシリコン膜１０５に改質する。
さらに、上記のように形成した改質されたシリコン膜１０５を、図３に示すように、所定の回路になるようにアイランド形状にエッチングし、ゲート絶縁膜（図示しない）、ゲート配線１０６、層間絶縁膜１０７、ソース・ドレイン配線１０８、パシベーション膜１０９、陰極１１０を順次、形成することで、トランジスタ回路を画素部に配置したアクティブマトリクス基板が形成できる。
有機ＥＬ素子を駆動するために必要となる画素あたりのトランジスタ数は、２乃至５が選択され、トランジスタを組み合わせた最適な回路構成を用いれば良い。かかる回路には、ＣＭＯＳ回路で形成した低電流駆動回路が一例として推奨される。かかる回路、電極形成にかかわる加工技術の詳細は、周知の技術を適用する。また、トランジスタ回路の製造工程の途中にイオン打ち込み、活性化アニール等の工程の追加が必要であることも周知であり、この周知の技術が適用可能である。
たとえば、本発明に対する比較例としての従来のトップエミッション型有機ＥＬ素子の一例は、アクティブマトリクス方式の駆動トランジスタに接合した反射型の陰極の上に発光兼電子輸送層、正孔輸送層の順に有機層を積層しながら形成し、かかる有機層上に光透過性の陽極を形成する。ただし、上記の構成には限定されず、電子輸送層と発光層を別組成の有機層とすることも可能である。
これに対して、本発明の有機ＥＬ素子を製造するには、図４に示すように、アクティブマトリクス基板上の陰極１１０の周辺部に素子分離絶縁膜１１１を形成する。かかる素子分離絶縁膜１１１には絶縁性が求められ、ポリイミド等の有機材料を用いることもできるし、ＳｉＯ、ＳｉＮ等の無機材料を用いてもよい。かかる素子分離絶縁膜１１１の成膜およびパターン形成法についても、周知の技術を適用する。
さらに、図５に示すように、陰極１１０上に有機ＥＬ材料の発光兼電子輸送層１１２、正孔輸送層１１３、光透過性陽極１１４を順次形成する。正孔輸送層１１３と光透過性陽極１１４との接合部の詳細な説明は、図７〜図１１により後述する。
かかる積層体の形成には、発光色の異なる発光兼電子輸送層１１２を蒸着マスクを用いて特定の陰極１１０上にのみ形成することで、多色のディスプレイが形成できることは周知であり、この周知の技術が適用可能である。
以上で、有機ＥＬ素子部が完成するので、以下、図６に示すように、充填剤１１５および封止板１１６を用いた封止構造を形成して有機ＥＬ素子を完成する。本発明では、上記の封止構造体を外部から進入する水分などから確実に防御するために、画素エリア外周部にシール材を有する封止構造を採ることができる。具体的には、図１２〜図１５により後述する。
続いて、図７〜図１１により、正孔輸送層と光透過性陽極との積層構造の一例を詳細を説明する。図７は本発明に対する比較例としての従来の有機ＥＬ素子の積層構造、図８〜図１１は本発明の実施の形態による有機ＥＬ素子の積層構造における断面図を示す。
本発明に対する比較例としての従来の有機ＥＬ素子と本発明の有機ＥＬ素子では、かかる陰極１１０から光透過性陽極１１４、特に正孔輸送層１１３から光透過性陽極１１４までの積層構造の詳細が全く異なっており、その違いについて述べると以下のようになる。
本発明に対する比較例としての従来の有機ＥＬ素子では、陰極１１０上に有機ＥＬ材料の発光兼電子輸送層１１２、正孔輸送層１１３、光透過性陽極１１４を順次積層するが、このとき光透過性陽極１１４は単層のＩＴＯをスパッタリング等の手段で有機層上に直接に堆積するか、あるいは、図７に示すようにスパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属層２００を形成してからＩＴＯのような透明電極２０１を重ねる手法が採られていた。
これに対し、本発明の実施の形態では、陰極１１０上に有機ＥＬ材料の発光兼電子輸送層１１２、正孔輸送層１１３、光透過性陽極１１４を順次積層するのは同じであるが、図８に示すように、正孔輸送層１１３の上に、第１の金属層となるスパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属層２００を形成してから、第２の金属層となる接合調整用金属層２０２を介して透明電極２０１を重ねる。かかる構成により、第１の金属層２００と透明電極２０１の密着性は大幅に向上するので、有機ＥＬ素子の信頼性が格段に向上する。
あるいは、本発明の他の実施の形態では、図９に示すように、正孔輸送層１１３と第１の金属層２００との間に、第１の金属層２００と化学的に結合する物質を含むことを特徴とする密着性正孔輸送層２０３を配置する。かかる構成により、第１の金属層２００と正孔輸送層１１３の密着性は大幅に向上するので、有機ＥＬ素子の信頼性が格段に向上する。
あるいは、本発明の他の実施の形態では、図１０に示すように、第２の金属層２０２となる接合調整用金属層を介して第１の金属層２００と透明電極２０１とを重ねる構成と、密着性正孔輸送層２０３を介して第１の金属層２００と正孔輸送層１１３とを重ねる構成の両者を含むものである。かかる構成により、第１の金属層２００と正孔輸送層１１３および第１の金属層２００と透明電極２０１との密着性はより大幅に向上するので、有機ＥＬ素子の信頼性がさらに著しく向上する。
あるいは、本発明の他の実施の形態として、図１１に示すように、正孔輸送層１１３全体を、第１の金属層２００と化学的に結合する物質を含むことを特徴とする密着性正孔輸送層２０３とすることも可能である。
本発明の第１の金属層は、正孔輸送材料との間に形成される注入障壁が低い金属が好ましく、該して仕事関数が４乃至６ｅＶ、好ましくは４．５乃至５．５ｅＶの金属が好適である。かかる金属の代表は、いわゆる貴金属と呼ばれるＡｇ、Ａｕ、Ｐｔもしくはこれらの合金からなるものであるが、これらに限定されるわけではない。また、第２の金属層は、第１の金属層とＩＴＯ等の電極間に強固な密着性を付与する目的で使用されるものであり、第１の金属層の金属に比べて仕事関数が小さい材料で、いわゆる卑金属と呼ばれるＣｒ、Ｔｉ、Ａｌもしくはこれらの合金からなることが好適である。
本発明の第１の金属層の厚さは、注入障壁の調整に必要な厚さからその下限が定まり、光透過性が低下する制限からその上限が定まり、概して０．１乃至１００ｎｍの範囲にある必要があるが、好ましくは０．２乃至２０ｎｍの厚さが好適である。第２の金属層の厚さは、密着性の確保に必要な厚さからその下限が定まり、光透過性が低下する制限からその上限が定まり、概して０．１乃至１００ｎｍの範囲にある必要があるが、好ましくは０．２乃至２０ｎｍの厚さが好適である。
光透過性の観点からは、第１の金属層の厚さと第２の金属層の厚さとの和、およびこれに透明電極が光透過性に寄与することから、第１の金属層と第２の金属層と透明電極とを積層した全電極の可視光域透過率が５０％以上にそれぞれの厚さを調整するのが望ましく、好ましくは７０％以上であることが、さらには８０％以上であることがより好ましい。
本発明の密着性正孔輸送層は、正孔の輸送機能と第１の金属層との密着性の２つの機能を有する特徴がある。かかる特徴は、材料中にイオウ原子を含む有機イオウ化合物が存在することにより、かかる有機イオウ化合物の持つ第１の金属層との高い親和力により強固な化学的結合を形成し、密着力向上に著しい効果をもたらすことができる。
本発明の密着性正孔輸送層の構成としては、通常の正孔輸送材料に有機イオウ化合物を混合した材料を用いることもできるし、通常の正孔輸送材料を化学的に変性して、メルカプトもしくはスルフィドもしくはジスルフィド誘導体としたものであることも、かかる誘導体を通常の正孔輸送材料と混合したものであることも可能である。
かかる有機イオウ化合物は、芳香族もしくは複素環式化合物のメルカプトもしくはスルフィドもしくはジスルフィド誘導体が好ましく、具体的にはフェニルチオフェン、ナフタレンチオール、ベンズイミダゾールチオール、チオヂフェニルアミン、チオキノックスやそれらの誘導体である。その正孔輸送材料との混合割合は、第１の金属層との密着性の確保からその下限が定まり、混合した密着性正孔輸送層の正孔輸送機能からその上限が定まるもので、概して０．０２乃至２０重量部、好ましくは０．１乃至１０重量部が選択される。
また、正孔輸送材料の化学的変性物としては、ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）の変性物であるメルカプト基含有ＮＰＤ誘導体として４、４‘−ビス（４−（６−（４−メトキシベンジルチオ）ヘキシル）フェニル−１−ナフチルアミノ）ビフェニルのような化合物が用いられる。かかる化合物の正孔輸送材料との混合割合は、第１の金属層との密着性の確保からその下限が定まり、混合した密着性正孔輸送層の正孔輸送機能からその上限が定まるもので、概して１乃至１００重量部、好ましくは２乃至２０重量部が選択される。
本発明の密着性正孔輸送層の厚さは、第１の金属層との密着性の調整に必要な厚さからその下限が定まり、素子の電気抵抗が増大する制限からその上限が定まり、概して０．１乃至５００ｎｍの範囲にある必要があるが、好ましくは０．２乃至２００ｎｍの厚さが好適であり、さらに好ましくは０．５乃至１００ｎｍの厚さが好適である。本発明では、密着性正孔輸送層を正孔輸送層と兼用することも可能であり、製造工程の短縮の観点からは経済的に好ましい。
一例として、前述した図１０に示すような有機ＥＬ素子の作成には、通常、次のような手段を用いる。なお、以下に示す作成例については一例であり、かかる記載が本発明を制限するものではないことは強調されるべきである。
（１）陰極前処理工程
陰極としてのＡｌ膜厚は、一例として１５０ｎｍを選択する。真空槽内部に電極面を露出した状態で、２分間のＵＶオゾン処理を施す。
陰極としてのＡｌ膜厚は、一例として１５０ｎｍを選択する。真空槽内部に電極面を露出した状態で、２分間のＵＶオゾン処理を施す。
（２）発光兼電子輸送層形成工程
あらかじめ、電子注入用のＬｉＦを画素エリア全面に蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、ＬｉＦ膜厚は０．５ｎｍを選択する。
あらかじめ、電子注入用のＬｉＦを画素エリア全面に蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、ＬｉＦ膜厚は０．５ｎｍを選択する。
次いで、蒸着マスクを用いて、トリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ3）誘導体およびドーパント材料を３原色（ＲＢＧ）の画素毎に、Ｗボートから真空蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として７０ｎｍを選択する。
（３）正孔輸送層形成工程
ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）を、Ｗボートから画素エリア全面に真空蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として５０ｎｍを選択する。
ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）を、Ｗボートから画素エリア全面に真空蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として５０ｎｍを選択する。
次いで、密着性正孔輸送層として、ＮＰＤとメルカプト基含有ＮＰＤ誘導体とを２つのＷボートから画素エリア全面に共蒸着する。このときも、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、共蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として１０ｎｍを選択する。ＮＰＤとメルカプト基含有ＮＰＤ誘導体の組成比は、メルカプト基含有ＮＰＤ誘導体の重量比が５％となるように制御する。
（４）光透過性陽極形成工程
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、スパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属膜としてＡｕを蒸着してから、連続して接合調整用金属層となるＣｒを蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ａｕの膜厚は５ｎｍ、Ｃｒの膜厚は５ｎｍを選択する。
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、スパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属膜としてＡｕを蒸着してから、連続して接合調整用金属層となるＣｒを蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ａｕの膜厚は５ｎｍ、Ｃｒの膜厚は５ｎｍを選択する。
次いで、ＩＴＯ透明電極をスパッタリング法で形成する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにスパッタ投入電力を制御し、ＩＴＯの膜厚は一例として１５０ｎｍを選択する。
発光兼電子輸送材料としては、Ａｌｑ3に代表される８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体もしくはその誘導体、シクロペンタジエン、ペリノン、オキサジアゾール、ビススチルベンゼン、ジスチルピラジン、ピリジン、ナフチリジン、トリアジン等の誘導体、ニトリルもしくはｐ−フェニレン化合物、稀土類元素の錯体などを使用することができる。
正孔輸送材料としては、ＮＰＤに代表される芳香族モノ、ジ、トリ、テトラ、ポリアミン化合物もしくはその誘導体、重合体をはじめ、ヒドラゾン、シラナミン、エナミン、キナクドリン、ホスファミン、フェナントリジン、ベンジルフェニル、スチリル化合物等を使用することができるし、ポリビニルカルバゾール、ポリカーボネート、ポリシラン、ポリアミド、ポリアニリン、ポリフォスファゼン、芳香族アミンを含有するポリメタクリレートなどの高分子材料を用いることも可能である。
密着性正孔輸送層としては、前述したように、有機イオウ化合物を含有する正孔輸送層が用いられる。かかる有機イオウ化合物は、主骨格が正孔輸送材料で、これにメルカプト基もしくはスルフィド基もしくはジスルフィド基を側鎖として１乃至複数含有する誘導体を用いることができるし、上記の正孔輸送材料に限定されることなく芳香族もしくは複素環式化合物のメルカプトもしくはスルフィドもしくはジスルフィド誘導体であってもよい。かかる正孔輸送材料を単独、もしくは上記に示した一般の正孔輸送材料と混合したものが密着性正孔輸送層として用いられる。
正孔輸送層を形成する正孔輸送材料もしくは発光兼電子輸送層を形成する電子輸送材料は、上記の例に限定されることなく、上記に示したような多様な材料から選択できることは周知であり、電子輸送層と発光層を分離し、異なる材料で構成することや、発光強度や色調の調整のために発光層にドーパントを共存させる手法についても周知であり、これらの周知の技術を適用できる。
続いて、図１２〜図１５により、有機ＥＬ素子の封止構造の一例を説明する。図１２〜図１５は本実施の形態による有機ＥＬ素子の封止構造における外観図、断面図を示す。
本発明では、外部から進入する水分などから確実に防御するために、有機ＥＬ素子の画素エリア外周部にシール材を有する封止構造を採ることができる。
具体的には、図１２に示すように、ガラス基板３０１上に形成した有機ＥＬの画素部３０２の周囲に絶縁層３０３を設け、この絶縁層を用いて画素部の陰極（図示しない）と引出し配線（もしくは画素部周囲に形成したドライバ回路）３０４とを分離する。かかる絶縁層３０３は、前述した素子分離絶縁膜１１１と共通の材料を用いて共通に形成することが可能であり、経済性からも好ましい。
次いで、図１３に示すように、絶縁層３０３上にシール材３０７を設けて、封止板３０６とガラス基板３０１との空間に本発明の充填材３０５を充填し、本発明の封止構造体を形成する。かかる構造体は、充填材が有機ＥＬの画素部の周囲に設けた絶縁層の一部を被服するのが特徴と言える。かかる構造体を形成することで優れた水分遮断能力が得られ、有機ＥＬ素子の信頼性を大幅に向上することが可能となる。かかる用途に適したシール用材料は周知の技術であり、この周知の技術を適用可能である。
本発明は、図１３に示す充填材３０５が、少なくとも光透過性の樹脂とこれに分散保持した乾燥剤からなることを特徴とする。かかる乾燥剤の使用は、有機ＥＬを構成する有機材料が水分に敏感であり、吸湿により容易にその発光特性等が劣化することから、有機ＥＬディスプレイには一般的に使用されるものであるが、かかる乾燥剤を充填材３０５中に保持する手段が本発明の優れた特徴の一つになる。すなわち、本発明では、充填材３０５中に乾燥剤の粉末を混練することで乾燥剤を均一に保持することが可能となる上に、乾燥剤を設置する作業を省略することが可能となり、極めて経済的である。さらに、微粒子状の乾燥剤を分散した充填材は光透過性を確保することができるので、トップエミッション方式の有機ＥＬ素子の封止構造として極めて優れた性能になる。乾燥剤の粒径、含有量の下限は、封止状態での除湿能力を確保する必要から生じるものであり、その上限は充填剤の光透過性を確保する必要性から定められる。
参考に、本発明に対する比較例としての従来の封止構造では、エッチングやサンドブラスト法で部分的に凹部を加工したガラス封止基板や成型した金属板の凹部に乾燥剤を固定し、有機ＥＬ基板と封止板をシール材で接着するような封止構造が一般的であった。かかる従来の封止構造では、金属板や乾燥剤が光取り出しの障害になるため、いわゆるトップエミッション構造の有機ＥＬディスプレイには適用が困難であったことは周知の技術である。
かかる本発明の乾燥剤としては、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリもしくはアルカリ土類金属の単体、５酸化リンなどの除湿能力の高い乾燥剤が好ましく、またその粉末は粒径が０．０５乃至５μｍであり、さらにその含有量が０．１乃至１０重量部であることが望ましい。
本発明の充填剤３０５に使用する光透過性樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の光透過性樹脂が用いられる。かかる光透過性樹脂そのものは周知であり、乾燥剤の粉末を混練する手法についても周知の技術であり、これらの周知の技術を適用できる。
かかる本発明の充填剤３０５は、厚さが１０乃至１００μｍとしたときに光透過性が可視領域で９０％を超えるように調整するのが好ましい。
さらに、本発明の封止構造は、図１４に示すように、シール材の配置を省略することも可能であることも強調されるべきである。
本発明の封止板３０６には、光透過性と水分遮断性を兼ね備えた無機材料、有機材料あるいはこれらの複合材料が使用でき、その代表は０．２乃至２ｍｍ程度の厚さを有する透明ガラス板である。また、ポリエチレンテレフタレートフィルムにシリカ等をコーティングした複合フィルム材料も封止板３０６として好適である。かかる材料を用いた場合には、軽量なディスプレイが得られる利点があることは論をまたない。
さらに、本発明では、図１５に示すように、封止板３０６を有機ＥＬ素子上に直接に成膜方式で形成し、乾燥剤や光透過性樹脂もしくはシール材の配置を省略することも可能である。かかる封止板３０６の成膜形成には、光透過性でかつ水分遮断性を有するシリカあるいは有機材料のＣＶＤなどが使用できるし、経済的な利点も大である。
続いて、図１６により、本実施の形態による有機ＥＬ素子を使用した有機ＥＬディスプレイ装置の一例を説明する。図１６は本実施の形態による有機ＥＬディスプレイ装置の外観図を示す。
有機ＥＬディスプレイ装置を作成するには、図１６に示すように、上記に述べた手順で作成した有機ＥＬ基板４０１と封止板４０２を一体化したモジュールの引出し配線部分に、ドライバＬＳＩ４０３および接続用テープ配線４０４を実装し、制御用、電源等の制御・電源用ＬＳＩ４０５を搭載した回路基板４０６と接続して有機ＥＬパネルモジュールを完成する。かかるパネルモジュールを筐体に搭載することで、モニタ等のディスプレイが完成する。かかる実装、モジュール化の具体的な方法については周知であり、この周知の技術を適用できる。
また、本発明は、上記で説明した有機層を真空蒸着で形成する、いわゆる低分子型のディスプレイにのみ有効なわけではなく、いわゆる高分子型と称される有機ＥＬディスプレイにも有効であり、さらに本発明は、前述したようなガラス基板上に陰極と有機層と透明電極を順次に積層してＥＬ発光を封止基板側に取り出す、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬの製造にのみ有効なわけではなく、ガラス基板上に透明電極と有機層と陰極を順次に積層してＥＬ発光をガラス基板側に取り出す、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬの製造にも有効である。かかる有機ＥＬの型の違いに対しては、本発明の有効性を損ねることなく適用できることは強調されるべきである。かかる型の違いは、性能、生産性、経済性等の本発明とは異なる観点から選択される。
本発明は、有機ＥＬ素子部に少なくとも、接合調整用金属層もしくは密着性正孔輸送層を備えた透明電極を用いることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置を提供するのであり、さらにこの電極を用いた有機ＥＬ素子に適した封止構造体を提供する。かかる構成を用いることで、注入障壁の制御と、成膜損傷低減と、膜密着性の向上とを同時に満足することができる。
また、本発明では、有機ＥＬ素子を外部から進入する水分などから確実に防御するために適した封止構造体を併用することで、光取り出し性と素子信頼性を同時に満足することができる。
以下において、前述した図８〜図１１に示した各実施の形態による有機ＥＬ素子の積層構造をより詳細に説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態の一例として、前述した図１〜図６に示すような手順で有機ＥＬ素子を形成するのに、陰極１１０上に有機ＥＬ材料の発光兼電子輸送層１１２、正孔輸送層１１３、光透過性陽極１１４を順次積層するのは同じであるが、図８に示すように、正孔輸送層１１３の上に、第１の金属層２００となるスパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属層を形成してから、第２の金属層２０２となる接合調整用金属層を介して透明電極２０１を重ねる構成を採る。
本実施の形態の一例として、前述した図１〜図６に示すような手順で有機ＥＬ素子を形成するのに、陰極１１０上に有機ＥＬ材料の発光兼電子輸送層１１２、正孔輸送層１１３、光透過性陽極１１４を順次積層するのは同じであるが、図８に示すように、正孔輸送層１１３の上に、第１の金属層２００となるスパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属層を形成してから、第２の金属層２０２となる接合調整用金属層を介して透明電極２０１を重ねる構成を採る。
具体的には、以下の手順で有機ＥＬ素子を形成する。
（１）陰極前処理工程
陰極としてのＡｌ膜厚は、一例として１５０ｎｍを選択する。真空槽内部に電極面を露出した状態で、２分間のＵＶオゾン処理を施す。
陰極としてのＡｌ膜厚は、一例として１５０ｎｍを選択する。真空槽内部に電極面を露出した状態で、２分間のＵＶオゾン処理を施す。
（２）発光兼電子輸送層形成工程
あらかじめ、電子注入用のＬｉＦを画素エリア全面に蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、ＬｉＦ膜厚は０．５ｎｍを選択する。
あらかじめ、電子注入用のＬｉＦを画素エリア全面に蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、ＬｉＦ膜厚は０．５ｎｍを選択する。
次いで、蒸着マスクを用いて、トリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ3）誘導体およびドーパント材料を３原色（ＲＢＧ）の画素毎に、Ｗボートから真空蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として７０ｎｍを選択する。
（３）正孔輸送層形成工程
ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）を、Ｗボートから画素エリア全面に真空蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として５０ｎｍを選択する。
ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）を、Ｗボートから画素エリア全面に真空蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として５０ｎｍを選択する。
（４）光透過性陽極形成工程
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、第１の金属層となるスパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属膜としてＡｕを蒸着してから、連続して第２の金属層となる接合調整用金属層となるＣｒを蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ａｕの膜厚は５ｎｍ、Ｃｒの膜厚は５ｎｍを選択する。
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、第１の金属層となるスパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属膜としてＡｕを蒸着してから、連続して第２の金属層となる接合調整用金属層となるＣｒを蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ａｕの膜厚は５ｎｍ、Ｃｒの膜厚は５ｎｍを選択する。
次いで、ＩＴＯ透明電極をスパッタ法で形成する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにスパッタ投入電力を制御し、ＩＴＯの膜厚は一例として１５０ｎｍを選択する。
かかる構成により、第１の金属層２００と透明電極２０１の密着性は大幅に向上するので、有機ＥＬ素子の信頼性を格段に向上できる。
（実施の形態２）
本実施の形態の一例として、前述した図１〜図６に示すような手順で有機ＥＬ素子を形成するのに、陰極１１０上に有機ＥＬ材料の発光兼電子輸送層１１２、正孔輸送層１１３、光透過性陽極１１４を順次積層するのは同じであるが、図９に示すように正孔輸送層１１３と第１の金属層２００との間に、第１の金属層２００と化学的に結合する物質を含むことを特徴とする密着性正孔輸送層２０３を配置する。
本実施の形態の一例として、前述した図１〜図６に示すような手順で有機ＥＬ素子を形成するのに、陰極１１０上に有機ＥＬ材料の発光兼電子輸送層１１２、正孔輸送層１１３、光透過性陽極１１４を順次積層するのは同じであるが、図９に示すように正孔輸送層１１３と第１の金属層２００との間に、第１の金属層２００と化学的に結合する物質を含むことを特徴とする密着性正孔輸送層２０３を配置する。
具体的には、以下の手順で有機ＥＬ素子を形成する。
（１）陰極前処理工程
陰極としてのＡｌ膜厚は、一例として１５０ｎｍを選択する。真空槽内部に電極面を露出した状態で、２分間のＵＶオゾン処理を施す。
陰極としてのＡｌ膜厚は、一例として１５０ｎｍを選択する。真空槽内部に電極面を露出した状態で、２分間のＵＶオゾン処理を施す。
（２）発光兼電子輸送層形成工程
あらかじめ、電子注入用のＬｉＦを画素エリア全面に蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、ＬｉＦ膜厚は０．５ｎｍを選択する。
あらかじめ、電子注入用のＬｉＦを画素エリア全面に蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、ＬｉＦ膜厚は０．５ｎｍを選択する。
次いで、蒸着マスクを用いて、トリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ3）誘導体およびドーパント材料を３原色（ＲＢＧ）の画素毎に、Ｗボートから真空蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として７０ｎｍを選択する。
（３）正孔輸送層形成工程
ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）を、Ｗボートから画素エリア全面に真空蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として５０ｎｍを選択する。
ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）を、Ｗボートから画素エリア全面に真空蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として５０ｎｍを選択する。
次いで、密着性正孔輸送層として、ＮＰＤとメルカプト基含有ＮＰＤ誘導体を２つのＷボートから画素エリア全面に真空蒸着する。このときも、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、共蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として１０ｎｍを選択する。ＮＰＤとメルカプト基含有ＮＰＤ誘導体の組成比は、メルカプト基含有ＮＰＤ誘導体の重量比が５％となるように制御する。
（４）光透過性陽極形成工程
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、スパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属膜としてＡｕを蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ａｕの膜厚は１０ｎｍを選択する。
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、スパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属膜としてＡｕを蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ａｕの膜厚は１０ｎｍを選択する。
次いで、ＩＴＯ透明電極をスパッタ法で形成する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにスパッタ投入電力を制御し、ＩＴＯの膜厚は一例として１５０ｎｍを選択する。
かかる構成により、第１の金属層２００と正孔輸送層１１３の密着性は大幅に向上するので、有機ＥＬ素子の信頼性を格段に向上できる。
（実施の形態３）
本実施の形態の一例として、前述した図１〜図６に示すような手順で有機ＥＬ素子を形成するのに、陰極１１０上に有機ＥＬ材料の発光兼電子輸送層１１２、正孔輸送層１１３、光透過性陽極１１４を順次積層するのは同じであるが、図１０に示すように第２の金属層２０２となる接合調整用金属層を介して第１の金属層２００と透明電極２０１とを重ねる構成と、密着性正孔輸送層２０３を介して第１の金属層２００と正孔輸送層１１３とを重ねる構成の両者を含む。
本実施の形態の一例として、前述した図１〜図６に示すような手順で有機ＥＬ素子を形成するのに、陰極１１０上に有機ＥＬ材料の発光兼電子輸送層１１２、正孔輸送層１１３、光透過性陽極１１４を順次積層するのは同じであるが、図１０に示すように第２の金属層２０２となる接合調整用金属層を介して第１の金属層２００と透明電極２０１とを重ねる構成と、密着性正孔輸送層２０３を介して第１の金属層２００と正孔輸送層１１３とを重ねる構成の両者を含む。
具体的には、以下の手順で有機ＥＬ素子を形成する。
（１）陰極前処理工程
陰極としてのＡｌ膜厚は、一例として１５０ｎｍを選択する。真空槽内部に電極面を露出した状態で、２分間のＵＶオゾン処理を施す。
陰極としてのＡｌ膜厚は、一例として１５０ｎｍを選択する。真空槽内部に電極面を露出した状態で、２分間のＵＶオゾン処理を施す。
（２）発光兼電子輸送層形成工程
あらかじめ、電子注入用のＬｉＦを画素エリア全面に蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、ＬｉＦ膜厚は０．５ｎｍを選択する。
あらかじめ、電子注入用のＬｉＦを画素エリア全面に蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、ＬｉＦ膜厚は０．５ｎｍを選択する。
次いで、蒸着マスクを用いて、トリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ3）誘導体およびドーパント材料を３原色（ＲＢＧ）の画素毎に、Ｗボートから真空蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として７０ｎｍを選択する。
（３）正孔輸送層形成工程
ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）を、Ｗボートから画素エリア全面に真空蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として５０ｎｍを選択する。
ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）を、Ｗボートから画素エリア全面に真空蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として５０ｎｍを選択する。
次いで、密着性正孔輸送層として、ＮＰＤとメルカプト基含有ＮＰＤ誘導体を２つのＷボートから画素エリア全面に真空蒸着する。このときも、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、共蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として１０ｎｍを選択する。ＮＰＤとメルカプト基含有ＮＰＤ誘導体の組成比は、メルカプト基含有ＮＰＤ誘導体の重量比が５％となるように制御する。
（４）光透過性陽極形成工程
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、第１の金属層となるスパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属膜としてＡｕを蒸着してから、連続して第２の金属層となる接合調整用金属層となるＣｒを蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ａｕの膜厚は５ｎｍ、Ｃｒの膜厚は５ｎｍを選択する。
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、第１の金属層となるスパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属膜としてＡｕを蒸着してから、連続して第２の金属層となる接合調整用金属層となるＣｒを蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ａｕの膜厚は５ｎｍ、Ｃｒの膜厚は５ｎｍを選択する。
次いで、ＩＴＯ透明電極をスパッタ法で形成する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにスパッタ投入電力を制御し、ＩＴＯの膜厚は一例として１５０ｎｍを選択する。
かかる構成により、第１の金属層２００と正孔輸送層１１３および第１の金属層２００と透明電極２０１との密着性はより大幅に向上するので、有機ＥＬ素子の信頼性をさらに格段に向上できる。
（実施の形態４）
本実施の形態の一例として、前述した図１〜図６に示すような手順で有機ＥＬ素子を形成するのに、陰極１１０上に有機ＥＬ材料の発光兼電子輸送層１１２、正孔輸送層１１３、光透過性陽極１１４を順次積層するのは同じであるが、図１１に示すように正孔輸送層１１３全体を、第１の金属層２００と化学的に結合する物質を含むことを特徴とする密着性正孔輸送層２０３とする。
本実施の形態の一例として、前述した図１〜図６に示すような手順で有機ＥＬ素子を形成するのに、陰極１１０上に有機ＥＬ材料の発光兼電子輸送層１１２、正孔輸送層１１３、光透過性陽極１１４を順次積層するのは同じであるが、図１１に示すように正孔輸送層１１３全体を、第１の金属層２００と化学的に結合する物質を含むことを特徴とする密着性正孔輸送層２０３とする。
具体的には、以下の手順で有機ＥＬ素子を形成する。
（１）陰極前処理工程
陰極としてのＡｌ膜厚は、一例として１５０ｎｍを選択する。真空槽内部に電極面を露出した状態で、２分間のＵＶオゾン処理を施す。
陰極としてのＡｌ膜厚は、一例として１５０ｎｍを選択する。真空槽内部に電極面を露出した状態で、２分間のＵＶオゾン処理を施す。
（２）発光兼電子輸送層形成工程
あらかじめ、電子注入用のＬｉＦを画素エリア全面に蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、ＬｉＦ膜厚は０．５ｎｍを選択する。
あらかじめ、電子注入用のＬｉＦを画素エリア全面に蒸着する。このとき、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、ＬｉＦ膜厚は０．５ｎｍを選択する。
次いで、蒸着マスクを用いて、トリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ3）誘導体およびドーパント材料を３原色（ＲＢＧ）の画素毎に、Ｗボートから真空蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として７０ｎｍを選択する。
（３）正孔輸送層形成工程
正孔輸送層として、ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）とメルカプト基含有ＮＰＤ誘導体の混合物を２つのＷボートから画素エリア全面に真空蒸着する。このときも、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、共蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として５０ｎｍを選択する。ＮＰＤとメルカプト基含有ＮＰＤ誘導体の組成比は、メルカプト基含有ＮＰＤ誘導体の重量比が５％となるように制御する。
正孔輸送層として、ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）とメルカプト基含有ＮＰＤ誘導体の混合物を２つのＷボートから画素エリア全面に真空蒸着する。このときも、蒸着マスクの使用が推奨される。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、共蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として５０ｎｍを選択する。ＮＰＤとメルカプト基含有ＮＰＤ誘導体の組成比は、メルカプト基含有ＮＰＤ誘導体の重量比が５％となるように制御する。
（４）光透過性陽極形成工程
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、スパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属膜としてＡｕを蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ａｕの膜厚は１０ｎｍを選択する。
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、スパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の金属膜としてＡｕを蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ａｕの膜厚は１０ｎｍを選択する。
次いで、ＩＴＯ透明電極をスパッタ法で形成する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにスパッタ投入電力を制御し、ＩＴＯの膜厚は一例として１５０ｎｍを選択する。
かかる構成により、第１の金属層２００と正孔輸送層１１３の密着性はより大幅に向上するので、有機ＥＬ素子の信頼性をさらに格段に向上できる。
（実施の形態５）
本発明の充填材の実施の形態の一例として、以下に配合割合を示す材料を使用する。
本発明の充填材の実施の形態の一例として、以下に配合割合を示す材料を使用する。
＜充填剤１＞
成 分 組 成
エポキシ樹脂 １００重量部
アミン系硬化剤 ３０重量部
ＣａＯ粒子 ５重量部
カップリング剤 ０．１重量部
エポキシ樹脂には、室温で液状となるビスフェノールＡ型の市販エポキシ樹脂が使用できる。ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂は、後述するように充填材を塗布するのに好ましい印刷インクを調整するために望ましい。アミン系硬化剤としては、各種脂肪族、芳香族アミンアダクト類が使用できる。また、酸無水物、チオール系の硬化剤も当該業者に利用できる。ＣａＯ粒子は、充填材に水分除去能力を付加する目的で使用されるものであり、粉末として粒径０．０５乃至５μｍの粒子が好ましく、混練等の分散手段により粉砕するのがより好ましい。一例として、１μｍを選択できる。かかるサイズは、有機ＥＬの画素サイズと比較して十分に小さく、視認性の障害にならないことから選択される。また、カップリング剤は、有機樹脂と無機粒子との接着をより確実にするために添加されるもので、かかる成分の使用は周知であり、この周知の技術を適用可能である。
成 分 組 成
エポキシ樹脂 １００重量部
アミン系硬化剤 ３０重量部
ＣａＯ粒子 ５重量部
カップリング剤 ０．１重量部
エポキシ樹脂には、室温で液状となるビスフェノールＡ型の市販エポキシ樹脂が使用できる。ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂は、後述するように充填材を塗布するのに好ましい印刷インクを調整するために望ましい。アミン系硬化剤としては、各種脂肪族、芳香族アミンアダクト類が使用できる。また、酸無水物、チオール系の硬化剤も当該業者に利用できる。ＣａＯ粒子は、充填材に水分除去能力を付加する目的で使用されるものであり、粉末として粒径０．０５乃至５μｍの粒子が好ましく、混練等の分散手段により粉砕するのがより好ましい。一例として、１μｍを選択できる。かかるサイズは、有機ＥＬの画素サイズと比較して十分に小さく、視認性の障害にならないことから選択される。また、カップリング剤は、有機樹脂と無機粒子との接着をより確実にするために添加されるもので、かかる成分の使用は周知であり、この周知の技術を適用可能である。
具体的な充填材の作成方法としては、上記の各成分を予備的に混練して分散したものを３本ロールミルでさらに均一に混練し、十分に分散することで印刷インクに適した粘度の混合物を得ることができる。かかる混練、分散作業は、全て水分を除去したグローブボックス内で実施するのが望ましい。具体的には、露点−６０℃の乾燥空気内作業が推奨される。
本発明の充填材の実施の形態の他の例として、以下に配合割合を示す材料を使用する。
＜充填剤２＞
成 分 組 成
シリコーン樹脂 １００重量部
硬化剤 １０重量部
ＣａＯ粒子 ５重量部
カップリング剤 ０．１重量部
シリコーン樹脂には付加反応型のシリコーンゲルを、硬化剤には専用硬化剤を用いることが望ましく、かかる樹脂は周知であり、この技術が適用できる。ＣａＯ粒子は、充填材に水分除去能力を付加する目的で使用されるものであり、粉末として粒径０．０５乃至５μｍの粒子が好ましく、混練等の分散手段により粉砕するのがより好ましい。一例として、１μｍを選択できる。また、カップリング剤は、有機樹脂と無機粒子との接着をより確実にするために添加されるもので、かかる成分の使用は周知の技術であり、この周知の技術が適用可能である。
成 分 組 成
シリコーン樹脂 １００重量部
硬化剤 １０重量部
ＣａＯ粒子 ５重量部
カップリング剤 ０．１重量部
シリコーン樹脂には付加反応型のシリコーンゲルを、硬化剤には専用硬化剤を用いることが望ましく、かかる樹脂は周知であり、この技術が適用できる。ＣａＯ粒子は、充填材に水分除去能力を付加する目的で使用されるものであり、粉末として粒径０．０５乃至５μｍの粒子が好ましく、混練等の分散手段により粉砕するのがより好ましい。一例として、１μｍを選択できる。また、カップリング剤は、有機樹脂と無機粒子との接着をより確実にするために添加されるもので、かかる成分の使用は周知の技術であり、この周知の技術が適用可能である。
具体的な充填材の作成方法としては、上記の各成分を予備的に混練して分散したものを３本ロールミルでさらに均一に混練し、十分に分散することで印刷インクに適した粘度の混合物を得ることができる。かかる混練、分散作業は、全て水分を除去したグローブボックス内で実施するのが望ましい。具体的には、露点−６０℃の乾燥空気内作業が推奨される。
（実施の形態６）
本発明を用いた有機ＥＬパネルの特性を詳細に検討した結果を、以下に示す。前述した図１〜図６に示した手順に従って、ポリシリコントランジスタを形成した基板上の対角１０インチの発光領域を有する画素部に、前述した実施の形態１から実施の形態３（図８〜図１０）に示す本発明の積層構造の有機ＥＬ素子を形成した有機ＥＬ基板を準備し、画素領域の周辺にシール材、画素部上に、前述した実施の形態５に示した充填材１を塗布し、０．７ｍｍの封止用ガラス板を重ね合わせた後、１２０℃３０分で加熱硬化して本発明の封止構造を有する有機ＥＬを得た。比較のため、前述した図７に示す従来の積層構造とした以外は全く同じ有機ＥＬパネルについて、その特性項目を比較検討した一例が図１７である。
本発明を用いた有機ＥＬパネルの特性を詳細に検討した結果を、以下に示す。前述した図１〜図６に示した手順に従って、ポリシリコントランジスタを形成した基板上の対角１０インチの発光領域を有する画素部に、前述した実施の形態１から実施の形態３（図８〜図１０）に示す本発明の積層構造の有機ＥＬ素子を形成した有機ＥＬ基板を準備し、画素領域の周辺にシール材、画素部上に、前述した実施の形態５に示した充填材１を塗布し、０．７ｍｍの封止用ガラス板を重ね合わせた後、１２０℃３０分で加熱硬化して本発明の封止構造を有する有機ＥＬを得た。比較のため、前述した図７に示す従来の積層構造とした以外は全く同じ有機ＥＬパネルについて、その特性項目を比較検討した一例が図１７である。
有機ＥＬ素子の重要な特性項目の一つは、通電発光状態で輝度が劣化することにともなう寿命である。通常、寿命は輝度半減時間で定義されるので、これを求めた。発光輝度は、一般的に１００ｃｄ／ｍ2程度が用いられるが、より大きな印可電圧ではより大きな輝度が得られるとともに、寿命も低下する傾向がある。図１７に示すように、加速試験として２０００ｃｄ／ｍ2の輝度で求めた寿命は、本発明が１０００ｈを超えるのに対し、従来の素子では１／２以下であった。かかる本発明の寿命は、１００ｃｄ／ｍ2での寿命に換算すると、１００００ｈを超える優れた特性を示している。また、本発明の素子では、２０００ｃｄ／ｍ2の輝度を得るために必要な初期の駆動電圧も低く、好ましいものであった。
かかる本発明の効果は、密着性を向上する本発明の積層構造の採用が、電極界面の安定性、信頼性を向上する結果、著しい寿命向上の優れた効果を顕著に示すことが判った。
以上の結果から、本発明の封止構造が信頼性、寿命に優れた有機ＥＬパネルを製造するのに適していることも判った。
（実施の形態７）
本発明の有機ＥＬディスプレイは、前述したような有機層を真空蒸着で形成する、いわゆる低分子型のディスプレイにのみ有効なわけではなく、いわゆる高分子型と称される有機ＥＬディスプレイにも有効であり、以下にその詳細を図１８を用いて説明する。
本発明の有機ＥＬディスプレイは、前述したような有機層を真空蒸着で形成する、いわゆる低分子型のディスプレイにのみ有効なわけではなく、いわゆる高分子型と称される有機ＥＬディスプレイにも有効であり、以下にその詳細を図１８を用いて説明する。
図１８に示すように、ガラス基板５０１上にバリア膜として機能するＳｉＮ膜５０２およびＳｉＯ膜５０３をＣＶＤ等の手段により薄く堆積し、その上にアモルファスシリコン膜（図示しない）を５０ｎｍ程度の厚さにＣＶＤ法で堆積する。その後、エキシマレーザ照射法等の結晶化手段によって、画素回路を形成すべき部分のシリコン膜をポリシリコン膜５０５に改質する。
上記のように形成して改質されたポリシリコン膜５０５を、所定の回路になるようにアイランド形状にエッチングし、ゲート絶縁膜（図示しない）、ゲート配線５０６、層間絶縁膜５０７、ソース・ドレイン配線５０８、パシベーション膜５０９、有機ＥＬ素子の陰極５１０となるＡｌ電極を順次、形成することで、トランジスタ回路を画素部に配置したアクティブマトリクス基板が形成できる。
本発明の有機ＥＬ素子を製造するには、アクティブマトリクス基板上の陰極５１０の周辺部に素子分離帯５１１を形成する。
次いで、陰極５１０上に有機ＥＬ材料の高分子発光兼電子輸送層５１２、高分子正孔輸送層５１３、第１の金属層５１４、ＩＴＯ電極５１５を順次形成する。かかる形成の際には、発光色の異なる高分子発光兼電子輸送層５１２をインクジェット等の印刷手段を用いて特定の陰極５１０上にのみ形成することで、多色のディスプレイが形成できることは周知であり、この周知の技術が適用可能である。
有機ＥＬ素子の作成には、通常、次のような手段を用いる。なお、以下に示す作成例については一例であり、かかる記載が本発明を制限するものではないことは強調されるべきである。
（１）陰極前処理工程
真空槽内部に電極面を露出した状態で、２分間の酸素プラズマ処理を施す。
真空槽内部に電極面を露出した状態で、２分間の酸素プラズマ処理を施す。
（２）高分子発光兼電子輸送層形成工程
高分子発光兼電子輸送用のＭＥＨ−ＰＰＶ（ポリ（２−メトキシー５（２’−エチル）ヘキソキシ−フェニレンビニレン））の溶液を、インクジェット印刷機で陰極上に塗布し、加熱乾燥する。膜厚は、一例として２００ｎｍを選択する。
高分子発光兼電子輸送用のＭＥＨ−ＰＰＶ（ポリ（２−メトキシー５（２’−エチル）ヘキソキシ−フェニレンビニレン））の溶液を、インクジェット印刷機で陰極上に塗布し、加熱乾燥する。膜厚は、一例として２００ｎｍを選択する。
（３）高分子正孔注入層形成工程
正孔輸送用のＰＥＤＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）含有水溶液を、インクジェット印刷機で高分子発光兼電子輸送層上に塗布し、加熱乾燥する。仕上がり膜厚は、一例として８０ｎｍを選択する。
正孔輸送用のＰＥＤＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）含有水溶液を、インクジェット印刷機で高分子発光兼電子輸送層上に塗布し、加熱乾燥する。仕上がり膜厚は、一例として８０ｎｍを選択する。
（４）透明電極形成工程
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、第１の金属層となるＡｕ膜とＩＴＯとを連続して蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ａｕ膜厚は１０ｎｍ、ＩＴＯ膜厚は一例として１５０ｎｍを選択する。
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、第１の金属層となるＡｕ膜とＩＴＯとを連続して蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０-4Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ａｕ膜厚は１０ｎｍ、ＩＴＯ膜厚は一例として１５０ｎｍを選択する。
かかる操作の後、本発明の充填材５１６を印刷塗布し、ガラス封止板５１７を重ね合わせ、硬化することで本発明の封止構造体を得ることができる。
本発明は、上記に示す方法で高分子有機ＥＬディスプレイも得ることができる。
１０１…ガラス基板、１０２…ＳｉＮ膜、１０３…ＳｉＯ膜、１０４…アモルファスシリコン膜、１０５…ポリシリコン膜、１０６…ゲート配線、１０７…層間絶縁膜、１０８…ソース・ドレイン配線、１０９…パシベーション膜、１１０…陰極、１１１…素子分離絶縁膜、１１２…発光兼電子輸送層、１１３…正孔輸送層、１１４…光透過性陽極、１１５…充填剤、１１６…封止板、２００…第１の金属層、２０１…透明電極、２０２…第２の金属層、２０３…密着性正孔輸送層、３０１…ガラス基板、３０２…画素部、３０３…絶縁層、３０４…引出し配線、３０５…充填材、３０６…封止板、３０７…シール材、４０１…有機ＥＬ基板、４０２…封止板、４０３…ドライバＬＳＩ、４０４…接続用テープ配線、４０５…制御・電源用ＬＳＩ、４０６…回路基板、５０１…ガラス基板、５０２…ＳｉＮ膜、５０３…ＳｉＯ膜、５０５…ポリシリコン膜、５０６…ゲート配線、５０７…層間絶縁膜、５０８…ソース・ドレイン配線、５０９…パシベーション膜、５１０…陰極、５１１…素子分離帯、５１２…高分子発光兼電子輸送層、５１３…高分子正孔輸送層、５１４…第１の金属層、５１５…ＩＴＯ電極、５１６…充填剤、５１７…封止板。
Claims (12)
- 有機ＥＬ素子の構造体を有する有機ＥＬディスプレイ装置であって、
前記有機ＥＬ素子の構造体は、正孔輸送層と透明電極との間に、密着性正孔輸送層と第１の金属層、もしくは、前記第１の金属層と第２の金属層からなる積層構造、あるいは、その両者の積層構造を含むことを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置。 - 請求項１記載の有機ＥＬディスプレイ装置において、
前記第１の金属層は、第１の値の仕事関数を持つ金属からなり、
前記第２の金属層は、前記第１の値よりも小さい第２の値の仕事関数を持つ金属からなることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置。 - 請求項１記載の有機ＥＬディスプレイ装置において、
前記第１の金属層は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、もしくは、これらの合金からなり、
前記第２の金属層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、もしくは、これらの合金からなることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置。 - 請求項１記載の有機ＥＬディスプレイ装置において、
前記第１の金属層は、０．２乃至２０ｎｍの厚さであり、
前記第２の金属層は、０．２乃至２０ｎｍの厚さであることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置。 - 請求項１記載の有機ＥＬディスプレイ装置において、
前記第１の金属層と前記第２の金属層と前記透明電極とを積層した全電極の可視光域透過率は、７０％以上であることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置。 - 請求項１記載の有機ＥＬディスプレイ装置において、
前記密着性正孔輸送層は、有機イオウ化合物を含んでなることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置。 - 請求項１記載の有機ＥＬディスプレイ装置において、
前記密着性正孔輸送層は、０．２乃至２００ｎｍの厚さであることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置。 - 請求項１乃至７のいずれか１項記載の有機ＥＬディスプレイ装置において、
前記有機ＥＬ素子の構造体は、トップエミッション構造であることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置。 - 請求項１乃至８のいずれか１項記載の有機ＥＬディスプレイ装置において、
前記有機ＥＬ素子は、高分子有機ＥＬ素子であることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置。 - 有機ＥＬ素子の構造体の製造方法であって、
前記有機ＥＬ素子の構造体の製造は、
ガラス基板上の正孔輸送層の上に、密着性正孔輸送層を形成する工程と、
前記密着性正孔輸送層の上に、スパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の第１の金属層を形成する工程と、
前記第１の金属層の上に、透明電極を形成する工程とを含むことを特徴とする有機ＥＬ素子の構造体の製造方法。 - 有機ＥＬ素子の構造体の製造方法であって、
前記有機ＥＬ素子の構造体の製造は、
ガラス基板上の正孔輸送層の上に、スパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の第１の金属層を形成する工程と、
前記第１の金属層の上に、接合調整用の第２の金属層を形成する工程と、
前記第２の金属層の上に、透明電極を形成する工程とを含むことを特徴とする有機ＥＬ素子の構造体の製造方法。 - 有機ＥＬ素子の構造体の製造方法であって、
前記有機ＥＬ素子の構造体の製造は、
ガラス基板上の正孔輸送層の上に、密着性正孔輸送層を形成する工程と、
前記密着性正孔輸送層の上に、スパッタダメージ保護もしくは注入障壁調整用の第１の金属層を形成する工程と、
前記第１の金属層の上に、接合調整用の第２の金属層を形成する工程と、
前記第２の金属層の上に、透明電極を形成する工程とを含むことを特徴とする有機ＥＬ素子の構造体の製造方法。
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